機械原理課程設(shè)計---分度沖壓機說明書

1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目 分度沖壓機（方案2）</p><p>　　專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　分度沖壓機使用功能描述</p><p>　　原動機轉(zhuǎn)速為1430rpm，沖頭在位置A每分鐘沖壓次數(shù)15，25，35分

2、3檔可以調(diào)節(jié)，沖頭行程200mm；盤形工作臺上均布8個工位，工作臺逆時針間歇轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個工位，沖頭沖壓一次。當(dāng)沖好的工件轉(zhuǎn)至位置B時，推桿把工件推出。</p><p><b>　　工藝動作分析</b></p><p>　　由設(shè)計題目可見，在位置A沖壓工件的是執(zhí)行構(gòu)件1，盤形工作臺是執(zhí)行構(gòu)件2，在位置B處把工件推出的是執(zhí)行構(gòu)件3，這三個執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)關(guān)系如下圖所

3、示。</p><p><b>　　T</b></p><p><b>　　T1</b></p><p>　　分度沖壓機運動循環(huán)圖</p><p>　　T是是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期， T1 是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，T是執(zhí)行構(gòu)件3的動作周期。執(zhí)行構(gòu)件1、3是間歇往復(fù)移動，執(zhí)行構(gòu)件2是間歇轉(zhuǎn)動。執(zhí)行構(gòu)件1、

4、3的周期相等，執(zhí)行構(gòu)件2的周期是執(zhí)行構(gòu)件1、3的四分之一左右，執(zhí)行構(gòu)件2大多數(shù)時間是在停歇狀態(tài)。</p><p><b>　　三、運動功能分析</b></p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運動，主動件每轉(zhuǎn)動一周，從動件（執(zhí)行構(gòu)件1）間歇往復(fù)運動一次，主動件轉(zhuǎn)速

5、分別為15、25、35轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　圖1執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能</p><p>　　由于電動機的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機構(gòu)1的主動件上分別的到15、25、35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，則由電動機到執(zhí)行機構(gòu)1之間的總傳動比有3種，分別為</p><p>　　總傳動比由定傳動比和變傳動比兩部分構(gòu)成，即</p><p>　　3種總傳動比

6、中最大，最小。由于定傳動比是常數(shù)，因此，3種變傳動比中最大，最小。采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不大于5，設(shè)定定傳動比是20。</p><p>　　于是，傳動系統(tǒng)的有級變速功能單元如圖2所示。</p><p>　　圖2有級變速運動功能單元</p><p>　　為了保證系統(tǒng)過載時不至于損壞，在電動機和傳動系統(tǒng)之間加一個過載保護(hù)環(huán)節(jié)。過載保護(hù)運動功能單元可采用帶傳動

7、實現(xiàn)，這樣，該運動功能單元不僅具有過載保護(hù)功能還具有減速功能，如圖3所示。</p><p>　　圖3 過載保護(hù)運動功能單元</p><p>　　整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護(hù)運動功能單元不能實現(xiàn)其全部定傳動比，因此，在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元，其減速比為</p><p>　　減速運動功能單元如圖4所示。</p><p>　　圖4 減速運動

8、功能單元</p><p>　　根據(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖，如圖5所示。</p><p>　　1430rpm </p><p>　　圖5 實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為了使用統(tǒng)一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖5所示的運動功

9、能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，該運動分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)件1的運動平面相互垂直，因此，該運動功能單元如圖7所示。</p><p>　　圖6運動分支功能單元</p><p><b>　　圖7運動功能單元</b></p><p>　　由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運動，且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時間

10、是工作周期T的3/4，即其運動時間是其工作周期T的1/4。因此，間歇運動功能單的運動系數(shù)為</p><p>　　間歇運動功能單元如圖8所示</p><p>　　圖8 間歇運動功能單元</p><p>　　由于執(zhí)行構(gòu)件2的動作幅度是其傳動構(gòu)件的一半，因此，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)速應(yīng)該是的驅(qū)動機構(gòu)2的主動件的的轉(zhuǎn)速的二分之一左右。所以，間歇運動功能單元輸出的運動應(yīng)經(jīng)過減速運

11、動功能單元減速，如圖9所示</p><p>　　圖9 減速運動功能單元</p><p>　　減速運動功能單元輸出的運動驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)2實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動運動，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動運動。</p><p>　　組合后的運動功能系統(tǒng)圖，如圖10所示。</p><p>　　1430rpm

12、 </p><p>　　圖10 實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1，2運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　同理，為了使用統(tǒng)一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3，應(yīng)該在圖10所示的運動功能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3，該運動分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件3與執(zhí)行構(gòu)件2的運動平面相互垂直，因此，該運動功能單元如圖7所示。</p&g

13、t;<p>　　驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3工作的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運動，和執(zhí)行構(gòu)件1基本相同。</p><p>　　根據(jù)上述分析，可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖，如圖11所示。</p><p>　　1430rpm </p><p>　　1

14、 2 3 4 </p><p>　　5 6 </p><p>　　7 8 9</p><p><b>　

15、　10 </b></p><p>　　11 12</p><p>　　圖11分度沖壓機（方案2）的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　四、系統(tǒng)運動方案擬定</p><p>　　根據(jù)圖11所示的運動功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)替代運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動功能單元，便可擬定出機械系統(tǒng)運動方

16、案。</p><p>　　圖11中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)分度沖壓機的工作要求，可以選擇電動機作為原動機，如圖12所示。</p><p>　　圖12 電動機替代運動功能單元1</p><p>　　圖11中的運動功能單元2是過載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動代替，如圖13所示。</p><p>　　圖13 皮帶傳動替代運動功能單

17、元2</p><p>　　圖11中的運動功能單元3是有級變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動代替，如圖14所示。</p><p>　　圖14 滑移齒輪變速替代運動功能單元3</p><p>　　圖11中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇定軸齒輪傳動代替，如圖15所示。</p><p>　　圖15定軸齒輪傳動代替運動功能單元4</p>

18、;<p>　　圖11中的運動功能單元5，6,7是運動分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件1的間歇直線運動，可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與凸輪替代，如圖16所示。</p><p>　　圖16 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元5，6，7</p><p>　　圖11中的運動功能單元8，11,12是運動分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件3的間歇直線運動，可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與凸輪替代，如圖17所

19、示。</p><p>　　圖17 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元8，11，12</p><p>　　圖11中運動功能單元9是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元，可以用槽輪機構(gòu)替代。該運動功能單元的運動系數(shù)為，該槽輪機構(gòu)如圖18所示。</p><p>　　圖18 槽輪機構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元9</p><p>

20、;　　圖11中的運動功能單元10是增速運動功能單元，可以用圓柱齒輪傳動替代，完成執(zhí)行構(gòu)件2（轉(zhuǎn)盤）的間歇轉(zhuǎn)動，如圖19所示。</p><p>　　圖19 圓柱齒輪傳動替代減速運動功能單元10</p><p>　　根據(jù)以上分析，按照圖11各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構(gòu)以此鏈接便形成了分度沖壓機的運動方案簡圖（見A3圖紙）。</p><p>　　

21、變速機構(gòu)簡圖如圖20</p><p><b>　　圖20變速機構(gòu)簡圖</b></p><p>　　五、系統(tǒng)運動方案設(shè)計</p><p>　　1、執(zhí)行構(gòu)件1的設(shè)計</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)1驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1運動，執(zhí)行構(gòu)件1由凸輪帶動沖頭做上下往復(fù)間歇直線運動。由題目可知，沖頭行程200mm，為使沖頭沖壓工件時具有較大的動

22、能，選擇等速運動規(guī)律，同時沖頭上升時為了避免較大的沖擊，選擇正弦加速度運動規(guī)律，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)如下。</p><p><b>　　升程200mm</b></p><p><b>　　升程運動角150°</b></p><p>　　升程運動規(guī)律：正弦加速度</p><p>　

23、　升程許用壓力角40°</p><p><b>　　回程運動角120°</b></p><p><b>　　回程運動規(guī)律：等速</b></p><p>　　回程許用壓力角70°</p><p><b>　　遠(yuǎn)休止角90°</b></

24、p><p><b>　　凸輪曲線如圖21：</b></p><p><b>　　圖21 凸輪曲線</b></p><p>　　由上圖確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=100mm</p><p><b>　　凸輪的輪廓如圖22</b></p><p><

25、;b>　　圖22 凸輪的輪廓</b></p><p><b>　　2、槽輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　確定槽輪槽數(shù)</b></p><p>　　在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖23所示</p><p>　　圖23 槽輪機構(gòu)幾何尺寸關(guān)系&

26、lt;/p><p><b>　　槽輪槽間角</b></p><p>　　由圖23可知槽輪的槽間角為</p><p>　　槽輪每次轉(zhuǎn)位時撥盤的轉(zhuǎn)角</p><p><b>　　中心距</b></p><p>　　槽輪機構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為&l

27、t;/p><p><b>　　撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑</b></p><p><b>　　槽輪半徑</b></p><p><b>　　鎖止弧張角</b></p><p><b>　　圓銷半徑</b></p><p><b>　　圓

28、整</b></p><p><b>　　槽輪槽深</b></p><p><b>　　鎖止弧半徑</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　3、執(zhí)行構(gòu)件3的設(shè)計</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)3驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3運動，執(zhí)行

29、構(gòu)件3由凸輪帶動推桿做上下往復(fù)間歇直線運動。推程大小應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為200mm，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)如下。</p><p><b>　　升程200mm</b></p><p><b>　　升程運動角120°</b></p><p>　　升程運動規(guī)律：正弦加速度</p

30、><p>　　升程許用壓力角40°</p><p><b>　　回程運動角150°</b></p><p><b>　　回程運動規(guī)律：等速</b></p><p>　　回程許用壓力角70°</p><p><b>　　近休止角90°

31、;</b></p><p><b>　　凸輪曲線如圖24：</b></p><p><b>　　圖24 凸輪曲線</b></p><p>　　由上圖確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=125mm</p><p><b>　　凸輪的輪廓如圖25</b></p&g

32、t;<p><b>　　圖25 凸輪的輪廓</b></p><p>　　4、滑移齒輪傳動設(shè)計</p><p><b>　　確定齒輪齒數(shù)</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)簡圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級變速運動功能單元，其齒數(shù)分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知<

33、;/p><p><b>　　按最小不跟切齒數(shù)取</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　其齒數(shù)和為</b></p><p><b>　　可取</b></p><p>　　另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大

34、致相同</p><p><b>　　可取</b></p><p><b>　　可取</b></p><p><b>　　計算齒輪幾何尺寸</b></p><p>　　齒輪7、8的齒數(shù)，齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等，即 </p><p>　　

35、若取齒輪模數(shù)為m=2mm，則這兩對齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同</p><p>　　這三對齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。（齒輪計算參數(shù)見附表）</p><p><b>　　5、齒輪傳動設(shè)計</b></p><p>　　1）圓柱齒輪傳動設(shè)計</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡圖可知，齒輪11、12、13、14、15、16

36、實現(xiàn)圖11中的運動功能4的減速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為8。齒輪11、12、13、14、15、16構(gòu)成定軸輪系，因此，傳動比平均分配：</p><p>　　同時在驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2是也需要一對傳動比為2的定軸齒輪，齒輪17、18。</p><p>　　齒輪11，13，15，17，避免根切，齒數(shù)應(yīng)大于等于17</p><p><b>　　取</b>

37、</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　取模數(shù)m=2mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。（齒輪計算參數(shù)見附表）</p><p>　　2） 圓錐齒輪傳動設(shè)計</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡圖可知，錐齒輪19、20、21、22實現(xiàn)圖11中的運動功能7、11，改變其轉(zhuǎn)動方向，他所實現(xiàn)的傳動比為1兩錐齒輪的軸間角為&l

38、t;/p><p>　　錐齒輪的分度圓錐角為</p><p>　　錐齒輪的最小不根切當(dāng)量齒數(shù)為</p><p>　　錐齒輪1齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定，即</p><p><b>　　錐齒輪的齒數(shù)取</b></p><p>　　錐齒輪的幾何尺寸，取m=3mm，按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動計算。（錐齒輪計算參數(shù)見附

39、表）</p><p><b>　　6、帶傳動設(shè)計</b></p><p>　　由于工作環(huán)境與工作條件尚不明確帶傳動，根據(jù)傳動比，暫定帶輪的直徑為</p><p>　　六、機械系統(tǒng)運動分析</p><p>　　1）執(zhí)行構(gòu)件1運動分析</p><p>　　沖頭升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度

40、線圖：</p><p>　　沖頭位移線圖，如圖26。</p><p>　　圖26 沖頭位移線圖</p><p>　　沖頭速度線圖，如圖27。</p><p>　　圖27 沖頭速度線圖</p><p>　　沖頭加速度線圖，如圖28</p><p>　　圖28沖頭加速度線圖</p>&

41、lt;p>　　2）執(zhí)行構(gòu)件3運動分析</p><p>　　推桿升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度線圖：</p><p>　　推桿位移線圖，如圖29</p><p><b>　　圖29推桿位移線圖</b></p><p>　　推桿速度線圖，如圖30</p><p><b>